Nowy typakumulator do pojazdów elektrycznychZ ostatnich badań wynika, że ​​mogą przetrwać dłużej w ekstremalnie wysokich i niskich temperaturach.

Naukowcy twierdzą, że akumulatory pozwoliłyby pojazdom elektrycznym podróżować dalej na jednym ładowaniu w niskich temperaturach, a w gorącym klimacie byłyby mniej podatne na przegrzanie.

Spowodowałoby to rzadsze ładowanie pojazdów elektrycznych dla kierowców pojazdów elektrycznych, a także ułatwiłoby korzystanie z nichbateriedłuższe życie.

Amerykański zespół badawczy stworzył nową substancję, która jest chemicznie bardziej odporna na ekstremalne temperatury i jest dodawana do wysokoenergetycznych akumulatorów litowych.

„Konieczna jest praca w wysokiej temperaturze na obszarach, gdzie temperatura otoczenia może osiągnąć trzycyfrową temperaturę, a drogi stają się jeszcze cieplejsze” – powiedział starszy autor, profesor Zheng Chen z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego.

„W pojazdach elektrycznych zestawy akumulatorów znajdują się zazwyczaj pod podłogą, w pobliżu nagrzanych dróg.Ponadto akumulatory nagrzewają się od samego przepływu prądu podczas pracy.

„Jeśli akumulatory nie tolerują nagrzewania w wysokiej temperaturze, ich wydajność szybko się pogorszy”.

W artykule opublikowanym w poniedziałek w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences naukowcy opisują, jak podczas testów akumulatory utrzymywały 87,5% i 115,9% swojej pojemności energetycznej w temperaturach –40 stopni Celsjusza (–104 Fahrenheita) i 50 stopni Celsjusza (122 Fahrenheita). ) odpowiednio.

Charakteryzowały się także wysoką sprawnością kulombowską wynoszącą odpowiednio 98,2% i 98,7%, co oznacza, że ​​akumulatory mogą przejść więcej cykli ładowania, zanim przestaną działać.

Dzieje się tak za sprawą elektrolitu składającego się z soli litu i eteru dibutylowego, bezbarwnej cieczy stosowanej w niektórych procesach produkcyjnych, takich jak farmaceutyki i pestycydy.

Eter dibutylowy pomaga, ponieważ jego cząsteczki nie współdziałają łatwo z jonami litu podczas pracy akumulatora i poprawiają jego wydajność w temperaturach poniżej zera.

Ponadto eter dibutylowy z łatwością wytrzymuje ciepło w temperaturze wrzenia 141 stopni Celsjusza (285,8 Fahrenheita), co oznacza, że ​​pozostaje płynny w wysokich temperaturach.

Tym, co czyni ten elektrolit tak wyjątkowym, jest to, że można go stosować z akumulatorem litowo-siarkowym, który można ładować i ma anodę wykonaną z litu i katodę wykonaną z siarki.

Anody i katody to części akumulatora, przez które przepływa prąd elektryczny.

Akumulatory litowo-siarkowe stanowią znaczący kolejny krok w rozwoju akumulatorów pojazdów elektrycznych, ponieważ mogą zmagazynować do dwóch razy więcej energii na kilogram niż obecne akumulatory litowo-jonowe.

Mogłoby to podwoić zasięg pojazdów elektrycznych bez zwiększania masy pojazdubateriapakować, utrzymując koszty na niskim poziomie.

Siarka występuje również w większych ilościach i powoduje mniej cierpień dla środowiska i ludzi niż kobalt, który jest stosowany w tradycyjnych katodach akumulatorów litowo-jonowych.

Zwykle występuje problem z akumulatorami litowo-siarkowymi – katody siarkowe są tak reaktywne, że rozpuszczają się podczas pracy akumulatora, co nasila się w wyższych temperaturach.

Anody litowo-metalowe mogą tworzyć struktury przypominające igły zwane dendrytami, które mogą przebić części akumulatora w wyniku zwarcia.

W rezultacie baterie te wytrzymują tylko do kilkudziesięciu cykli.

Elektrolit w eterze dibutylowym opracowany przez zespół UC-San Diego rozwiązuje te problemy, nawet w ekstremalnych temperaturach.

Testowane przez nich akumulatory wykazywały znacznie dłuższą żywotność niż typowe akumulatory litowo-siarkowe.

„Jeśli potrzebujesz akumulatora o dużej gęstości energii, zazwyczaj musisz zastosować bardzo surową i skomplikowaną chemię” – powiedział Chen.

„Wysoka energia oznacza, że ​​zachodzi więcej reakcji, co oznacza mniejszą stabilność i większą degradację.

„Stworzenie wysokoenergetycznego, stabilnego akumulatora samo w sobie jest trudnym zadaniem – próba osiągnięcia tego w szerokim zakresie temperatur jest jeszcze trudniejsza.

„Nasz elektrolit pomaga ulepszyć zarówno stronę katodową, jak i anodową, zapewniając jednocześnie wysoką przewodność i stabilność międzyfazową”.

Zespół zaprojektował także bardziej stabilną katodę siarkową poprzez szczepienie jej na polimerze.Zapobiega to rozpuszczaniu się większej ilości siarki w elektrolicie.

Kolejne kroki obejmują zwiększenie skali składu chemicznego akumulatora, tak aby działał w jeszcze wyższych temperaturach, co jeszcze bardziej wydłuży jego żywotność.